Ядро Землі, магнітне поле та повітря, яким ми дихаємо: несподіваний зв’язок
Протягом приблизно 540 мільйонів років дві, на перший погляд, не пов’язані речі на Землі змінювалися синхронно: сила магнітного поля планети та вміст кисню в атмосфері. Нове дослідження під керівництвом учених NASA показало, що цей зв’язок не випадковий — і що розплавлене ядро Землі могло відіграти ключову роль у створенні умов, за яких стало можливим складне життя.
Роботу очолив геофізик Вейцзя Куан із Центру космічних польотів Ґоддарда NASA. Його команда вивчає, як глибокі процеси всередині Землі впливають на придатність планети для життя.
Невидимий щит планети
Магнітне поле Землі — це невидима «бульбашка», створена рухами рідкого заліза у зовнішньому ядрі планети. Вона простягається далеко в космос і відхиляє заряджені частинки Сонця, відомі як сонячний вітер.
Цей захист не є абсолютним, але він значно зменшує вплив жорсткого космічного випромінювання на атмосферу й поверхню Землі. Дані з космічних апаратів показують, що планети з магнітним полем можуть краще утримувати атмосферу, хоча ситуація не завжди однозначна — інколи гази втрачаються і з магнітним полем, і без нього.
Саме тому нове дослідження не стверджує, що сильніше магнітне поле автоматично означає більше кисню. Натомість вчені припускають: обидва процеси керуються спільними глибинними механізмами всередині планети.
Каміння як літопис магнітного поля
Історію магнітного поля Землі зберігають породи. Коли лава застигає на дні океану, мінерали в ній орієнтуються за напрямком магнітного поля, немов крихітні компаси. Якщо ці породи не перегріваються згодом, вони можуть зберігати цей «відбиток» сотні мільйонів років.
Рівень кисню в давній атмосфері вчені відновлюють за геохімічними маркерами — хімічними слідами в стародавніх породах. Вони аналізують співвідношення заліза, сірки, вуглецю, а також сліди пожеж, які можливі лише за певної концентрації кисню.
Порівнявши ці два незалежні архіви, команда виявила разючу закономірність: графіки сили магнітного поля та рівня кисню майже повторюють один одного. Обидва показники зростають у довгостроковій перспективі та мають спільний максимум приблизно 330–220 мільйонів років тому.
Суперконтиненти і глибини Землі
Ще один важливий елемент цієї історії — рух континентів. За геологічний час материки неодноразово збиралися в єдині суперконтиненти, а потім знову розходилися. Найвідоміший приклад — Пангея.
Такі цикли змінюють океанські течії, клімат, вулканічну активність і навіть те, як тепло виходить із мантії та ядра Землі. Дослідники припускають, що рух континентів міг одночасно впливати і на роботу магнітного «динамо» в ядрі, і на баланс газів в атмосфері — через вулканізм і хімічне вивітрювання порід.
Важливо: вчені наголошують, що це не проста причина й наслідок, а складна система взаємопов’язаних процесів, які розвивалися мільйонами років.
Кисень і вибух складного життя
Після появи складних багатоклітинних організмів рівень кисню в атмосфері здебільшого коливався між 15 і 30 відсотками. У пізньому палеозої він, імовірно, зростав майже до 35 відсотків, що збіглося з розквітом великих комах, хребетних хижаків і наземних рослин.
Дослідження донних відкладів, зокрема за вмістом молібдену, пов’язують великі етапи насичення океанів киснем із поширенням рослин на суші та розвитком складних морських екосистем.
Ці факти підсилюють ідею: кисневе середовище та еволюційні «стрибки» життя тісно пов’язані.
Що це означає для пошуку життя у Всесвіті
Земля — єдина відома планета, де поєднуються високий вміст кисню, складне життя та потужне глобальне магнітне поле. Нове дослідження не дає остаточної відповіді, чи є магнітне поле обов’язковою умовою життя, але воно підкреслює: внутрішня будова планети має значення не менше, ніж відстань до зірки.
Для вивчення екзопланет це означає, що астрономам доведеться звертати увагу не лише на «зону придатності для життя», а й на активність ядер, тектоніку плит і довготривалу геологічну стабільність.
Глибини, що формують поверхню
Результати дослідження показують: процеси в глибинах Землі й атмосфера, якою ми дихаємо, протягом сотень мільйонів років розвивалися разом. Розуміння цього зв’язку може пояснити, чому життя на нашій планеті змогло пережити численні катастрофи — і допомогти знайти інші світи, здатні підтримувати життя так само довго.
Дослідження опубліковане в журналі Science Advances.